Analiza aktywacyjna składu chemicznego na przykładzie zawartości Mn w stali.

Podobne dokumenty
J7 - Badanie zawartości manganu w stali metodą analizy aktywacyjnej

Pomiar energii wiązania deuteronu. Celem ćwiczenia jest wyznaczenie energii wiązania deuteronu

NEUTRONOWA ANALIZA AKTYWACYJNA ANALITYKA W KONTROLI JAKOŚCI PODSTAWOWE INFORMACJE O REAKCJACH JĄDROWYCH - NEUTRONOWA ANALIZA AKTYWACYJNA

Badanie schematu rozpadu jodu 128 J

Badanie schematu rozpadu jodu 128 I

J8 - Badanie schematu rozpadu jodu 128 I

Pracownia Jądrowa. dr Urszula Majewska. Spektrometria scyntylacyjna promieniowania γ.

Katedra Fizyki Jądrowej i Bezpieczeństwa Radiacyjnego PRACOWNIA JĄDROWA ĆWICZENIE 6. Wyznaczanie krzywej aktywacji

3. Zależność energii kwantów γ od kąta rozproszenia w zjawisku Comptona

Badanie absorpcji promieniowania γ

Ćwiczenie 3++ Spektrometria promieniowania gamma z licznikiem półprzewodnikowym Ge(Li) kalibracja energetyczna i wydajnościowa

Ćwiczenie 3 : Spektrometr promieniowania gamma z licznikiem półprzewodnikowym Ge(Li)

γ6 Liniowy Model Pozytonowego Tomografu Emisyjnego

Wyznaczanie bezwzględnej aktywności źródła 60 Co. Tomasz Winiarski

C2: WYKORZYSTANIE DETEKTORA PÓŁPRZEWODNIKOWEGO W POMIARACH PROMIENIOWANIA

OZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA POCHŁANIANIA PROMIENIOWANIA GAMMA PRZY UŻYCIU LICZNIKA SCYNTYLACYJNEGO

II PRACOWNIA FIZYCZNA część Pracownia Jądrowa. Ćwiczenie nr 6

J17 - Badanie zjawiska Dopplera dla promieniowania gamma

Autorzy: Zbigniew Kąkol, Piotr Morawski

Podstawowe własności jąder atomowych

SPEKTROMETRIA CIEKŁOSCYNTYLACYJNA

Elementy Fizyki Jądrowej. Wykład 8 Rozszczepienie jąder i fizyka neutronów

Ćwiczenie 57 Badanie absorpcji promieniowania α

OCHRONA RADIOLOGICZNA PACJENTA. Promieniotwórczość

Oddziaływanie promieniowania jonizującego z materią

Detekcja promieniowania elektromagnetycznego czastek naładowanych i neutronów

metoda analityczna, która polega na pobudzaniu (aktywacji) próbki w strumieniu neutronów - w roku 1936 Hevesy i Levi wykazali, że metoda ta może być

PRACOWNIA JĄDROWA ĆWICZENIE 10. Spektrometria promieniowania γ z wykorzystaniem detektora scyntylacyjnego

Temat 1 Badanie fluorescencji rentgenowskiej fragmentu meteorytu pułtuskiego opiekun: dr Chiara Mazzocchi,

J6 - Pomiar absorpcji promieniowania γ

FIZYKA IV etap edukacyjny zakres podstawowy

pobrano z serwisu Fizyka Dla Każdego - - zadania z fizyki, wzory fizyczne, fizyka matura

Rok akademicki: 2030/2031 Kod: STC OS-s Punkty ECTS: 2. Poziom studiów: Studia II stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne

INSTYTUT FIZYKI WYDZIAŁ INŻYNIERII PROCESOWEJ, MATERIAŁOWEJ I FIZYKI STOSOWANEJ POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA ĆWICZENIE NR MR-6

Odkrycie jądra atomowego - doświadczenie Rutherforda 1909 r.

IM-8 Zaawansowane materiały i nanotechnologia - Pracownia Badań Materiałów I 1. Badanie absorpcji promieniowania gamma w materiałach

gamma - Pochłanianie promieniowania γ przez materiały

doświadczenie Rutheforda Jądro atomowe składa się z nuklonów: neutronów (obojętnych elektrycznie) i protonów (posiadających ładunek dodatni +e)

ĆWICZENIE 9 SPEKTROMETRIA PROMIENIOWANIA GAMMA W ZASTOSOWANIU DO ŹRÓDEŁ O DUŻEJ OBJĘTOŚCI

Reakcje rozpadu jądra atomowego

PRACOWNIA JĄDROWA ĆWICZENIE 4. Badanie rozkładu gęstości strumienia kwantów γ oraz mocy dawki w funkcji odległości od źródła punktowego

Fizyka promieniowania jonizującego #

ĆWICZENIE 2. BADANIE CHARAKTERYSTYK SOND PROMIENIOWANIA γ

Doświadczenie nr 6 Pomiar energii promieniowania gamma metodą absorpcji elektronów komptonowskich.

Ćwiczenie nr 2 : Badanie licznika proporcjonalnego fotonów X

Promieniowanie jonizujące i metody radioizotopowe. dr Marcin Lipowczan

Szkoła z przyszłością. szkolenie współfinansowane przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Foton, kwant światła. w klasycznym opisie świata, światło jest falą sinusoidalną o częstości n równej: c gdzie: c prędkość światła, długość fali św.

Fizyka jądrowa z Kosmosu wyniki z kosmicznego teleskopu γ

Energetyka Jądrowa. Wykład 3 14 marca Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów

SYMULACJA GAMMA KAMERY MATERIAŁ DLA STUDENTÓW. Szacowanie pochłoniętej energii promieniowania jonizującego

Ćwiczenie LP1. Jacek Grela, Łukasz Marciniak 22 listopada 2009

Energetyka konwencjonalna odnawialna i jądrowa

Badanie próbek środowiskowych

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 96: Dozymetria promieniowania gamma

FIZYKA KLASA I LICEUM OGÓLNOKSZTAŁCĄCEGO

A - liczba nukleonów w jądrze (protonów i neutronów razem) Z liczba protonów A-Z liczba neutronów

Rozpady promieniotwórcze

Wyznaczanie energii promieniowania γ pochodzącego ze. źródła Co metodą absorpcji

Licznik Geigera - Mülera

Promieniowanie jonizujące

Rozpad gamma. Przez konwersję wewnętrzną (emisję wirtualnego kwantu gamma, który przekazuje swą energię elektronom z powłoki atomowej)

mgr inż. Stefana Korolczuka

Wyznaczanie czasu połowicznego zaniku izotopu promieniotwórczego

Oddziaływanie cząstek z materią

Rok akademicki: 2012/2013 Kod: JFM s Punkty ECTS: 6. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne

Rozpad alfa. albo od stanów wzbudzonych (np. po rozpadzie beta) są to tzw. długozasięgowe cząstki alfa

Ćwiczenie 4 : Spektrometr promieniowania gamma z licznikiem scyntylacyjnym

Osłabienie Promieniowania Gamma

FLUORESCENCJA RENTGENOWSKA (XRF) MARTA KASPRZYK PROMOTOR: DR HAB. INŻ. MARCIN ŚRODA KATEDRA TECHNOLOGII SZKŁA I POWŁOK AMORFICZNYCH

Zagrożenia naturalnymi źródłami promieniowania jonizującego w przemyśle wydobywczym. Praca zbiorowa pod redakcją Jana Skowronka

Promieniowanie jonizujące

IM-20. XRF - Analiza chemiczna poprzez pomiar energii promieniowania X

Pomiar maksymalnej energii promieniowania β

CHEMIA LEKCJA 1. Budowa atomu, Izotopy Promieniotwórczość naturalna i sztuczna. Model atomu Bohra

PROGRAM NAUCZANIA Z FIZYKI SZKOŁA PONADGIMNAZJALNA ZAKRES PODSTATOWY

LABORATORIUM PROMIENIOWANIE w MEDYCYNIE

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 6b

LABORATORIUM PROMIENIOWANIE W MEDYCYNIE

promieniowania Oddziaływanie Detekcja neutronów - stosowane reakcje (Powtórka)

C5: BADANIE POCHŁANIANIA PROMIENIOWANIA α i β W POWIETRZU oraz w ABSORBERACH

Β2 - DETEKTOR SCYNTYLACYJNY POZYCYJNIE CZUŁY

Zadanie 3. (2 pkt) Uzupełnij zapis, podając liczbę masową i atomową produktu przemiany oraz jego symbol chemiczny. Th... + α

Rok akademicki: 2012/2013 Kod: JFM s Punkty ECTS: 6. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne

ĆWICZENIE 3. BADANIE POCHŁANIANIA PROMIENIOWANIA α i β w ABSORBERACH

BADANIE WŁASNOŚCI PROMIENIOWANIA GAMMA PRZY POMOCY SPEKTROMETRU SCYNTYLACYJNEGO

Wyznaczanie profilu wiązki promieniowania używanego do cechowania tomografu PET

PODSTAWY DATOWANIA RADIOWĘGLOWEGO

Wyznaczanie współczynnika rozpraszania zwrotnego. promieniowania β.

Narodowe Centrum Badań Jądrowych Dział Edukacji i Szkoleń ul. Andrzeja Sołtana 7, Otwock-Świerk. Imię i nazwisko:... Imię i nazwisko:...

Otwock Świerk r.

Ćwiczenie nr 5 : Badanie licznika proporcjonalnego neutronów termicznych

Reakcje jądrowe dr inż. Romuald Kędzierski

WYZNACZANIE PROMIENIOWANIA RADONU Instrukcja dla uczniów szkół ponadpodstawowych

r. akad. 2012/2013 Wykład IX-X Podstawy Procesów i Konstrukcji Inżynierskich Fizyka jądrowa Zakład Biofizyki 1

Ćwiczenie LP2. Jacek Grela, Łukasz Marciniak 25 października 2009

WFiIS Imi i nazwisko: Rok: Zespóª: Nr wiczenia: Fizyka Dominik Przyborowski IV 5 22 J drowa Katarzyna Wolska

Promieniowanie jonizujące Wyznaczanie liniowego i masowego współczynnika pochłaniania promieniowania dla różnych materiałów.

SCENARIUSZ LEKCJI. TEMAT LEKCJI: Budowa atomu. Układ okresowy pierwiastków chemicznych. Promieniotwórczość naturalna i promieniotwórczość sztuczna

POLITECHNIKA WARSZAWSKA Wydział Fizyki

Transkrypt:

Analiza aktywacyjna składu chemicznego na przykładzie zawartości Mn w stali. Projekt ćwiczenia w Laboratorium Fizyki i Techniki Jądrowej na Wydziale Fizyki Politechniki Warszawskiej. dr Julian Srebrny Opracowanie zostało wykonane w ramach zadania 33 POKL w Politechnice Warszawskiej MODYFIKACJA KSZTAŁCENIA NA WYDZIALE FIZYKI P.W. W ZAKRESIE WYKORZYSTYWANIA TECHNIK I TECHNOLOGII JĄDROWYCH W GOSPODARCE NARODOWEJ projektu Program Rozwojowy Politechniki Warszawskiej współfinansowanego przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego (Program Operacyjny Kapitał Ludzki)

Analiza aktywacyjna składu chemicznego na przykładzie zawartości Mn w stali. Wykorzystanie precyzyjnego spektrometru germanowego do analizy jakościowej i ilościowej. Aktywacja w strumieniu neutronów termicznych jest nieniszczącą metodą analizy składu chemicznego materiałów. Dodatkową zaletą jest fakt, że analiza dotyczy składu chemicznego w całej objętości. W opisanym ćwiczeniu przykładem analizy aktywacyjnej będzie badanie zawartości manganu w stali. Często własności stali specjalnych zależą od zawartości domieszek manganu. Naturalny mangan jest monoizotopem. Jedynym składnikiem jest 55 Mn. Aktywacja neutronami termicznymi w reakcji: 55 Mn ( n, γ ) 56 Mn( t 1/2 = 2,58 godz.) Prowadzi do powstania 56 Mn ( przekrój czynny aż 13 b), który poprzez rozpad β - prowadzi do emisji kwantów gamma o energii 0,847. Jest to podstawowa składowa widma γ, emitowana przy każdym rozpadzie 56 Mn.

3 + t 1/2 =2.58godz. 560 Mn 25 β- 15% 28% 2 + 2,658 γ γ 3,6 2+ 6ps 2,113 1,810 2 + 2,960 0.847 0,847 0 + γ 0,0 56 Fe 2 Wykorzystując do pomiaru promieniowania γ nowoczesny spektrometr germanowy otrzymujemy intensywność linii gamma o energii 0,847 z dużą dokładnością dzięki znakomitej zdolności rozdzielczej energetycznej spektrometrów germanowych pracujących w temperaturze ciekłego azotu. Naturalne żelazo zawiera kilka stabilnych izotopów : 54 Fe( 5,8 %), 56 Fe( 91,7% ), 57 Fe( 2,2% ) i 58 Fe( 0,3% ). Reakcja (n, γ ) na tych izotopach żelaza prowadzi do produktów nie emitujących kwantów gamma lub długożyciowych o znikomej aktywności. W ten sposób aktywacja próbki żelaza, nawet z małą zawartością Mn( < 1%) prowadzi do obserwacji linii γ pochodzących tylko z 56 Mn.

Ćwiczenie będzie polegać na aktywacji w strumieniu neutronów termicznych badanej próbki stali i wzorcowej próbki z manganu. Jeżeli zadba się o aktywację obu próbek w tym samym strumieniu neutronów termicznych oraz pomiar widma gamma w takiej samej geometrii dla obu próbek, niepewność zawartości Mn w stali może być wyznaczona z mała niepewnością pomiarową. Będzie to po prostu wyznaczenie względnej intensywności linii gamma 0,847 z obu próbek. Dodatkowym czynnikiem powiększającym dokładność pomiaru może być sprawdzenie czasu zaniku badanych linii gamma. Proponuję wykonać kalibracje energetyczną spektrometru germanowego przy pomocy źródła 152 Eu. Źródło to emituje ok. 10 intensywnych linii promieniowania gamma w pełnym zakresie energii od 0,1 do 1,4. Spis silniejszych linii promieniowania γ emitowanych przy rozpadzie 152 Eu ( t 1/2 = 13,5 lat) znajduje się poniżej. 152 Eu(t 1/2 =13,5 lat) Energia linii γ () Intensywności względne 0,1218 1362 0,2447 358 0,3443 1275 0,4440 148 0,7790 619 0,9641 692 1,0859 465 1,0697 82 1,1121 649 1,4080 1000 Zdolniejszym studentom można zaproponować analizę z uwzględnieniem dwu wysokoenergetycznych linii promieniowania γ z rozpadu 56 Mn. Na zakończenie można zaproponować studentom przygotowanie ulotki reklamowej naszego urządzenia do badania zawartości manganu w stali. Ulotka taka powinna m.in. zawierać czułość metody w zależności od zakresu zawartości Mn w stali

Zagadnienia do opanowania przez studentów przed i w trakcie wykonywania ćwiczenia: 1. Źródło neutronów termicznych a) reakcja produkcji szybkich neutronów b) metody spowalniania neutronów c) zalety neutronów termicznych w porównaniu do szybkich neutronów 2. Równanie aktywacji próbek w źródle neutronów termicznych 3. Oddziaływanie promieniowania γ z materią a) efekt fotoelektryczny b) efekt Comptona c) tworzenie par elektron-pozyton 4. Zasady działania detektora germanowego promieniowania γ a) struktura pasmowa półprzewodników b) dlaczego musimy chłodzić detektor germanowy c) po co jest wysoka próżnia w kriostacie detektora Ge d) istotne czynniki wpływające na zdolność rozdzielczą energetyczną detektorów Ge 5. Funkcje podstawowych układów elektronicznych: a) przedwzmacniacz b) wzmacniacz liniowy c) zasilacz HV d) analizator amplitudy e) oscyloskop, podstawa czasu, próg wyzwalania( tryger) 6. Schematy rozpadów jąder promieniotwórczych